Синтез систем з підпорядкованим регулюванням - Курсовая работа

Міністерство освіти і науки України Кафедра компютеризованих систем управлінняТеорія автоматичного управління в широкому розумінні цього слова є теорія побудови і функціонування систем автоматичного управління. САУ можна розділити на дві характерні групи, які відрізняються одна від одної як за принципом управління, так і за особливостями функціонування - розімкнуті САУ, що базуються на принципі керування за збуренням, і замкнуті САУ, які діють на основі принципу керування за відхиленням. При відхиленні від стану рівноваги в надходженні і витратах енергії через дію збурень в системі виникає відхилення регульованої величини від заданого значення.У структурній схемі автоматизованого електропривода, схема якого наведена в додатку А, а вхідні параметри наведені в додатку Б, розрахувати передатні функції всіх ланок САУ, забезпечити настройку внутрішнього та зовнішнього контурів регулювання на МО та СО, провести розрахунки відповідних регуляторів. Провести моделювання поведінки перехідних процесів в системі при умові ненавантаженого та навантаженого обєкту управління.Рисунок 2.1 Структурна схема САР Список умовних скорочень та позначень: РШ - регулювач швидкості; ОС - обмежувач струму;Рівняння замкнутої САР дістають на основі рівнянь ланок, з яких складається дана система. Виходячи з цього, задану САР можна представити сукупністю сукупних складових: · Тиристорний перетворювач. Неперервний сигнал керування , що надходить до тиристорного перетворювача (ТП), подається насамперед до системи імпульсно-фазового керування (СІФК), яка є частиною ТП. Змінюючи величину відхилення фази керуючих імпульсів, тиристорний перетворювач виконує зворотне перетворення дискретних сигналів у кусково-неперервний сигнал вихідної величини або , який подається в якірне коло двигуна М. Згідно з теоремою Котельникова, тиристорний перетворювач без втрат інформації пропускає сигнали, частоти яких менші за граничну частоту де - кількість фаз перетворювача;Вихідною величиною в даному разі буде швидкість обертання ?, яка регулюється зміною напруги U, що подається в якірне коло двигуна. Запишемо рівняння електричної рівноваги для якірного кола двигуна, маючи на увазі, що в режимі двигуна напруга живлення обчислюється за формулою Для режиму розгону двигуна можна записати рівняння динаміки у вигляді де - відповідно динамічний, двигунів і статичний моменти двигуна. Коли статичний момент невеликий, тобто , то можна записати звідки де - момент інерції двигуна; - стала струму. Підставляючи знайдене значення в рівняння електричної рівноваги кола якоря двигуна, після деяких перетворень дістанемоВідповідно до схеми, наведеної в додатку А, САУ двигуна постійного струму з незалежним збудженням буде мати два контури регулювання: внутрішній (контур струму) і зовнішній (контур регулювання швидкості обертання двигуна). При налаштуванні на МО в дану систему необхідно ввести регулятор струму і забезпечити структурну компенсацію елементів кола зворотного звязку шляхом введення компенсаційного елемента (кдс) послідовно до контуру регулювання (рис.3.4.2). Відповідно до принципу структурно-параметричної оптимізації представимо САУ ДПС у вигляді послідовного сполучення незмінної частини, яка підлягає компенсації, фільтра, що забезпечуватиме необхідну швидкість перехідного процесу в системі і регулятора, який безпосередньо структурно компенсує незмінну частину. ( - регулятор, який забезпечує налаштування внутрішнього контуру на МО; - фільтр; - незмінна частина внутрішнього контуру, що підлягає компенсації) Розрахунок регуляторів, які забезпечують настройку системи на модульний оптимум, зручно проводити відповідно до формули: (3.4.1), де - передатня функція регулятора і-го контуру для настройки його на МО; - незмінна частина і-го контуру; - постійна часу перехідних процесів в системі.Струм якоря визначається величиною керуючого сигналу, який поступає на регулятор струму. , регулятор струму збільшує свій вихідний сигнал, відповідно збільшується напруга тиристорного перетворювача і зростає струм (і оберти двигуна). І навпаки при напруга тиристорного перетворювача зменшується, відповідно зменшується і струм (оберти двигуна в цьому випадку зменшуються). Якщо при більшому навантаженні або при пуску ДПС струм хоча б ненабагато перевищить значення , то при цьому стане більшим , на вході регулятора струму буде відємний сигнал, тиристорний перетворювач буде знижувати значення і струм буде зменшуватись до значення .Введемо розрахованиі регулятори у внутрішній контур САУ та промоделюємо систему в Matlab (рис. Графік періхідного процесу має вигляд: Рисунок 4.1.2 Графік перехідних процесів при налаштуванні внутрішнього контуру на МО. Введемо розраховані регулятори в САУ та промоделюємо систему в Matlab (рис. Графік періхідного процесу має вигляд: Рисунок 4.2.2 Графік перехідних процесів при налаштуванні внутрішнього контуру на СО Графік періхідного процесу має вигляд: Рисунок 4.3.2 Графік перехідних процесів при налаштуванні зовнішнього контуру на МО.

Зміст

Вступ

1. Завдання курсової роботи

2. Структурна схема САР

3. Розрахунок змінних для кожного з обєктів

3.1 Складання рівняння тиристорного перетворювача

3.2 Складання рівняння двигуна постійного струму з незалежним збудженням

3.3 Розрахунок здавачів струму і частоти обертання ДПС

3.4 Розрахунок внутрішнього контуру з умови його налаштування на модульний оптимум (МО)

3.5 Розрахунок внутрішнього контуру з умови його налаштування на симетричний оптимум (СО)

3.6 Розрахунок параметрів регулятора за умови налаштування зовнішнього контуру на МО

3.7 Розрахунок параметрів регулятора за умови налаштування зовнішнього контуру на СО

3.8 Розрахунок кута струмообмеження

4. Моделювання САР в Matlab. Графики перехідних процесів

4.1 Моделювання САР в Matlab до розділу 3.4

4.2 Моделювання САР в Matlab до розділу 3.5

4.3 Моделювання САР в Matlab до розділу 3.6

4.4 Моделювання САР в Matlab до розділу 3.7

Висновок

Список використаних джерел